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2024年9月工信部發布的技術指標顯示，國產浸沒式光刻機已實現：1.套刻精度≤8nm [1]2.滿足28nm制程需求 [1]3.具備多重曝光技術適配能力研發過程中需突破：超純水循環系統的納米級污染控制高速掃描下的液體湍流抑制光路折射率穩定性維持林本堅團隊在浸液系統上的突破 [1]。目前國產ArF浸沒式光刻機：可實現套刻精度≤8nm在28nm節點具備商業化應用價值與ASML的TWINSCAN NXT系列相比，平均套刻精度相差約3nm [1]2024年ASML對中國出口浸沒式DUV光刻機的限制政策加速了國產設備信息公開進程 [1]。國產設備的參數披露被認為是對國際技術封鎖的實質性回應。低速旋轉（5...

光刻系統是一種用于半導體器件制造的精密科學儀器，是制備高性能光電子和微電子器件不可或缺的**工藝設備 [1] [6-7]。其技術發展歷經紫外（UV）、深紫外（DUV）到極紫外（EUV）階段，推動集成電路制程不斷進步 [3] [6]。當前**的EUV光刻系統已實現2nm制程芯片量產（截至2024年12月） [6]，廣泛應用于微納器件加工、芯片制造等領域 [2] [5]。全球**光刻系統主要由ASML、Nikon等企業主導，國內廠商如上海微電子在中端設備領域取得突破 [7]。光刻系統按光源類型分為紫外（UV）、深紫外（DUV）、極紫外（EUV）、電子束及無掩模激光直寫等類別 [2] [5-7]。工...

c、水坑（旋覆浸沒）式顯影（Puddle Development）。噴覆足夠（不能太多，**小化背面濕度）的顯影液到硅片表面，并形成水坑形狀（顯影液的流動保持較低，以減少邊緣顯影速率的變化）。硅片固定或慢慢旋轉。一般采用多次旋覆顯影液：***次涂覆、保持10～30秒、去除；第二次涂覆、保持、去除。然后用去離子水沖洗（去除硅片兩面的所有化學品）并旋轉甩干。優點：顯影液用量少；硅片顯影均勻；**小化了溫度梯度。顯影液：a、正性光刻膠的顯影液。正膠的顯影液位堿性水溶液。KOH和NaOH因為會帶來可動離子污染（MIC，Movable Ion Contamination），所以在IC制造中一般不用。在曝...

后烘方法：熱板，110～130C,1分鐘。目的：a、減少駐波效應；b、激發化學增強光刻膠的PAG產生的酸與光刻膠上的保護基團發生反應并移除基團使之能溶解于顯影液。顯影方法：a、整盒硅片浸沒式顯影（Batch Development）。缺點：顯影液消耗很大；顯影的均勻性差；b、連續噴霧顯影（Continuous Spray Development）/自動旋轉顯影（Auto-rotation Development）。一個或多個噴嘴噴灑顯影液在硅片表面，同時硅片低速旋轉（100～500rpm）。噴嘴噴霧模式和硅片旋轉速度是實現硅片間溶解率和均勻性的可重復性的關鍵調節參數。曝光中重要的兩個參數是：曝...

光致抗蝕劑，簡稱光刻膠或抗蝕劑，指光照后能改變抗蝕能力的高分子化合物。光蝕劑分為兩大類。①正性光致抗蝕劑：受光照部分發生降解反應而能為顯影液所溶解。留下的非曝光部分的圖形與掩模版一致。正性抗蝕劑具有分辨率高、對駐波效應不敏感、曝光容限大、***密度低和無毒性等優點，適合于高集成度器件的生產。②負性光致抗蝕劑：受光照部分產生交鏈反應而成為不溶物，非曝光部分被顯影液溶解，獲得的圖形與掩模版圖形互補。負性抗蝕劑的附著力強、靈敏度高、顯影條件要求不嚴，適于低集成度的器件的生產。目的：除去溶劑（4～7%）；增強黏附性；釋放光刻膠膜內的應力；防止光刻膠玷污設備；常熟耐用光刻系統五星服務所有實際電子束曝光、...

英特爾高級研究員兼技術和制造部先進光刻技術總監YanBorodovsky在去年說過“針對未來的IC設計，我認為正確的方向是具有互補性的光刻技術。193納米光刻是當前能力**強且**成熟的技術，能夠滿足精確度和成本要求，但缺點是分辨率低。利用一種新技術作為193納米光刻的補充，可能是在成本、性能以及精確度方面的比較好解決方案。補充技術可以是EUV或電子束光刻。” [3]現階段很多公司也在推動納米壓印、無掩膜光刻或一種被稱為自組裝的新興技術。但是EUV光刻仍然被認為是下一代CPU的比較好工藝。電子束光刻系統（如EBL 100KV）采用高穩定性電子槍和精密偏轉控制，定位分辨率達0.0012nm [2...

準分子光刻技術作為當前主流的光刻技術，主要包括：特征尺寸為0．1μm的248 nm KrF準分子激光技術；特征尺寸為90 nm的193 nm ArF準分子激光技術；特征尺寸為65 nm的193 nm ArF浸沒式技術（Immersion，193i）。其中193 nm浸沒式光刻技術是所有光刻技術中**為長壽且**富有競爭力的，也是目前如何進一步發揮其潛力的研究熱點。傳統光刻技術光刻膠與曝光鏡頭之間的介質是空氣，而浸沒 式技術則是將空氣 換成液體介質。實際上，由于液體介質的折射率相比空氣介質更接近曝光透鏡鏡片材料的折射率，等效地加大了透鏡口徑尺寸與數值孔徑（NA），同時可以 ***提高焦深（DOF...

電子束光刻基本上分兩大類，一類是大生產光掩模版制造的電子束曝光系統，另一類是直接在基片上直寫納米級圖形的電子束光刻系統。電子束光刻技術起源于掃描電鏡，**早由德意志聯邦共和國杜平根大學的G．Mollenstedt等人在20世紀60年代提出。電子束曝光的波長取決于電子能量，電子能量越高，曝光的波長越短，大 體在10－6nm量級上，因而電子束光刻不受衍射極限的影響，所以電子束光刻可獲得接近于原子尺寸的分辨率。但是，由于電子束入射到抗蝕劑及基片上時，電子會與固體材料的原子發生“碰撞”產生電子散射現象，包括前散射和背散射電子，這些散射電子同樣也參與“曝光”，前散射電子波及范圍可在幾十納米，從基片上返回...

所有實際電子束曝光、顯影后圖形的邊緣要往外擴展，這就是所謂的“電子束鄰近效應。同時，半導體基片上如果有絕緣的介質膜，電子通過它時也會產生一定量的電荷積累，這些積累的電荷同樣會排斥后續曝光的電子，產生偏移，而不導電的絕緣體（如玻璃片）肯定不能采用電子束曝光。還有空間交變磁場、實驗室溫度變化等都會引起電子束曝光產生“漂移”現象。因此，即使擁有2nm電子束斑的曝 光 系統，要曝光出50nm以下的圖形結構也不容易。麻省理工學院（MIT）已經采用的電子束光刻技術分辨率將推進到9nm。電子束直寫光刻可以不需要一個或多個噴嘴噴灑顯影液在硅片表面，同時硅片低速旋轉（100～500rpm）。南通比較好的光刻系統...

在曝光過程中，需要對不同的參數和可能缺陷進行跟蹤和控制，會用到檢測控制芯片/控片（Monitor Chip）。根據不同的檢測控制對象，可以分為以下幾種：a、顆粒控片（Particle MC）：用于芯片上微小顆粒的監控，使用前其顆粒數應小于10顆；b、卡盤顆粒控片（Chuck Particle MC）：測試光刻機上的卡盤平坦度的**芯片，其平坦度要求非常高；c、焦距控片（Focus MC）：作為光刻機監控焦距監控；d、關鍵尺寸控片（Critical Dimension MC）：用于光刻區關鍵尺寸穩定性的監控；在曝光過程中，需要對不同的參數和可能缺陷進行跟蹤和控制，會用到檢測控制芯片/控片（Mon...

世界三 大光刻機 生產商ASML，Nikon和Cannon的*** 代 浸 沒 式 光 刻 機 樣 機 都 是 在 原 有193nm干式光刻機的基礎上改進研制而成，**降低了研發成本和風險。因為浸沒式光刻系統的原理清晰而且配合現有的光刻技術變動不大，目前193nm ArF準分子激光光刻技術在65nm以下節點半導體量產中已經廣泛應用；ArF浸沒式光刻 技 術 在45nm節 點 上 是 大 生 產 的 主 流 技 術。為把193i技術進一步推進到32和22nm的技術節點上，光刻**一直在尋找新的技術，在沒有更好的新光刻技術出現前，兩次曝光技術（或者叫兩次成型技術，DPT）成為人們關 注 的 熱 點...

半導體器件和集成電路對光刻曝光技術提出了越來越高的要求，在單位面積上要求完善傳遞圖像的信息量已接近常規光學的極限。光刻曝光的常用波長是3650～4358 埃，預計實用分辨率約為1微米。幾何光學的原理，允許將波長向下延伸至約2000埃的遠紫外波長，此時可達到的實用分辨率約為0.5～0.7微米。微米級圖形的光復印技術除要求先進的曝光系統外,對抗蝕劑的特性、成膜技術、顯影技術、超凈環境控制技術、刻蝕技術、硅片平整度、變形控制技術等也有極高的要求。因此，工藝過程的自動化和數學模型化是兩個重要的研究方向。c、焦距控片（Focus MC）：作為光刻機監控焦距監控；吳江區購買光刻系統工廠直銷得指出的是，EU...

光致抗蝕劑，簡稱光刻膠或抗蝕劑，指光照后能改變抗蝕能力的高分子化合物。光蝕劑分為兩大類。①正性光致抗蝕劑：受光照部分發生降解反應而能為顯影液所溶解。留下的非曝光部分的圖形與掩模版一致。正性抗蝕劑具有分辨率高、對駐波效應不敏感、曝光容限大、***密度低和無毒性等優點，適合于高集成度器件的生產。②負性光致抗蝕劑：受光照部分產生交鏈反應而成為不溶物，非曝光部分被顯影液溶解，獲得的圖形與掩模版圖形互補。負性抗蝕劑的附著力強、靈敏度高、顯影條件要求不嚴，適于低集成度的器件的生產。其技術發展歷經紫外（UV）、深紫外（DUV）到極紫外（EUV）階段，推動集成電路制程不斷進步 [3] [6]。常熟耐用光刻系統...

掃描投影曝光（Scanning Project Printing）。70年代末～80年代初，〉1μm工藝；掩膜板1：1，全尺寸；步進重復投影曝光（Stepping-repeating Project Printing或稱作Stepper）。80年代末～90年代，0.35μm（I line）～0.25μm（DUV）。掩膜板縮小比例（4：1），曝光區域（Exposure Field）22×22mm（一次曝光所能覆蓋的區域）。增加了棱鏡系統的制作難度。01:13步進掃描光刻機 芯片工程師教程掃描步進投影曝光（Scanning-Stepping Project Printing）。90年代末～至今，用...

準分子光刻技術作為當前主流的光刻技術，主要包括：特征尺寸為0．1μm的248 nm KrF準分子激光技術；特征尺寸為90 nm的193 nm ArF準分子激光技術；特征尺寸為65 nm的193 nm ArF浸沒式技術（Immersion，193i）。其中193 nm浸沒式光刻技術是所有光刻技術中**為長壽且**富有競爭力的，也是目前如何進一步發揮其潛力的研究熱點。傳統光刻技術光刻膠與曝光鏡頭之間的介質是空氣，而浸沒 式技術則是將空氣 換成液體介質。實際上，由于液體介質的折射率相比空氣介質更接近曝光透鏡鏡片材料的折射率，等效地加大了透鏡口徑尺寸與數值孔徑（NA），同時可以 ***提高焦深（DOF...

早在80年代，極紫外光刻技術就已經開始理論的研究和初步的實 驗，該技術 的光源是波 長 為11～14 nm的極端遠紫外光，其原理主要是利用曝光光源極短的波長達到提高光刻技術分辨率的目的。由于所有的光學材料對該波長的光有強烈的吸收，所以只能采取反射式的光路。EUV系統主要由四部分組成，即反射式投影曝光系統、反射式光刻掩模版、極紫外光源系統和能用于極紫外的光刻涂層。其主要成像原理是光波波長為10～14nm的極端遠紫外光波經過周期性多層膜反射鏡投射到反射式掩模版上，通過反射式掩模版反射出的極紫外光波再通過由多面反射鏡組成的縮小投影系統，將反射式掩模版上的集成電路幾何圖形投影成像到硅片表面的光刻膠中，...

得指出的是，EUV光刻技術的研發始于20世紀80年代。**早希望在半周期為70nm的節點（對應邏輯器件130nm節點）就能用上EUV光刻機 [1]。可是，這一技術一直達不到晶圓廠量產光刻所需要的技術指標和產能要求。一拖再拖，直到2016年，EUV光刻機仍然沒能投入量產。晶圓廠不得不使用193nm浸沒式光刻機，依靠雙重光刻的辦法來實現32nm存儲器件、20nm和14nm邏輯器件的生產。不斷延誤，對EUV技術來說，有利也有弊。一方面，它可以獲得更多的時間來解決技術問題，提高性能參數；另一方面，下一個技術節點會對EUV提出更高的要求。b、除去水蒸氣，使基底表面由親水性變為憎水性，增強表面的黏附性六甲...

世界三 大光刻機 生產商ASML，Nikon和Cannon的*** 代 浸 沒 式 光 刻 機 樣 機 都 是 在 原 有193nm干式光刻機的基礎上改進研制而成，**降低了研發成本和風險。因為浸沒式光刻系統的原理清晰而且配合現有的光刻技術變動不大，目前193nm ArF準分子激光光刻技術在65nm以下節點半導體量產中已經廣泛應用；ArF浸沒式光刻 技 術 在45nm節 點 上 是 大 生 產 的 主 流 技 術。為把193i技術進一步推進到32和22nm的技術節點上，光刻**一直在尋找新的技術，在沒有更好的新光刻技術出現前，兩次曝光技術（或者叫兩次成型技術，DPT）成為人們關 注 的 熱 點...

目 前EUV技 術 采 用 的 曝 光 波 長 為13．5nm，由于其具有如此短的波長，所有光刻中不需要再使用光學鄰近效應校正（OPC）技術，因而它可以把光刻技術擴展到32nm以下技術節點。2009年9月Intel*** 次 向 世 人 展 示 了22 nm工藝晶圓，稱繼續使用193nm浸沒式光刻技術，并規 劃 與EUV及EBL曝 光 技 術 相 配 合，使193nm浸沒式光刻技術延伸到15和11nm工藝節點。 [1]電子束光刻技術是利用電子槍所產生的電子束，通過電子光柱的各極電磁透鏡聚焦、對中、各種象差的校正、電子束斑調整、電子束流調整、電子束曝光對準標記檢測、電子束偏轉校正、電子掃描場畸變...

決定光刻膠涂膠厚度的關鍵參數：光刻膠的黏度（Viscosity），黏度越低，光刻膠的厚度越薄；旋轉速度，速度越快，厚度越薄；影響光刻膠均勻性的參數：旋轉加速度，加速越快越均勻；與旋轉加速的時間點有關。一般旋涂光刻膠的厚度與曝光的光源波長有關（因為不同級別的曝光波長對應不同的光刻膠種類和分辨率）：I-line**厚，約0.7～3μm；KrF的厚度約0.4～0.9μm；ArF的厚度約0.2～0.5μm。軟烘方法：真空熱板，85～120C,30～60秒；目的：除去溶劑（4～7%）；增強黏附性；釋放光刻膠膜內的應力；防止光刻膠玷污設備；c、焦距控片（Focus MC）：作為光刻機監控焦距監控；吳江區耐...

由于193nm沉浸式工藝的延伸性非常強，同時EUV技術耗資巨大進展緩慢。EUV（極紫外線光刻技術）是下一代光刻技術（<32nm節點的光刻技術）。它是采用波長為13.4nm的軟x射線進行光刻的技術。EUV光刻的基本設備方面仍需開展大量開發工作以達到適于量產的成熟水平。當前存在以下挑戰：（1）開發功率足夠高的光源并使系統具有足夠的透射率，以實現并保持高吞吐量。（2）掩模技術的成熟，包括以足夠的平面度和良率制**射掩模襯底，反射掩模的光化學檢測，以及因缺少掩模表面的保護膜而難以滿足無缺陷操作要求。（3）開發高靈敏度且具有低線邊緣粗糙度(LineEdgeRoughness,LER)的光刻膠。 [3]在...

b、接近式曝光（Proximity Printing）。掩膜板與光刻膠層的略微分開，大約為10～50μm。可以避免與光刻膠直接接觸而引起的掩膜板損傷。但是同時引入了衍射效應，降低了分辨率。1970后適用，但是其最大分辨率*為2～4μm。c、投影式曝光（Projection Printing）。在掩膜板與光刻膠之間使用透鏡聚集光實現曝光。一般掩膜板的尺寸會以需要轉移圖形的4倍制作。優點：提高了分辨率；掩膜板的制作更加容易；掩膜板上的缺陷影響減小。投影式曝光分類：光刻系統主要由荷蘭ASML、日本Nikon和Canon壟斷。姑蘇區省電光刻系統工廠直銷早在80年代，極紫外光刻技術就已經開始理論的研究和...

光刻系統SUSS是一種應用于半導體制造領域的工藝試驗儀器，其比較大基片尺寸為6英寸，可實現0.5μm的分辨率和1μm的**小線寬 [1]。該系統通過精密光學曝光技術完成微電子器件的圖形轉移，為集成電路研發和生產提供關鍵工藝支持。比較大基片處理能力：支持直徑6英寸的基片加工（截至2021年1月） [1]圖形分辨率：系統的光學成像系統可實現0.5μm的分辨率 [1]線寬控制：在標準工藝條件下能夠穩定實現1μm的**小線寬加工 [1]該系統采用接觸式/接近式曝光原理，通過紫外光源實現掩模圖形向基片光刻膠的精確轉移。其精密對準機構可保證多次曝光時的套刻精度，適用于半導體器件研發階段的工藝驗證和小批量試...

英特爾高級研究員兼技術和制造部先進光刻技術總監YanBorodovsky在去年說過“針對未來的IC設計，我認為正確的方向是具有互補性的光刻技術。193納米光刻是當前能力**強且**成熟的技術，能夠滿足精確度和成本要求，但缺點是分辨率低。利用一種新技術作為193納米光刻的補充，可能是在成本、性能以及精確度方面的比較好解決方案。補充技術可以是EUV或電子束光刻。” [3]現階段很多公司也在推動納米壓印、無掩膜光刻或一種被稱為自組裝的新興技術。但是EUV光刻仍然被認為是下一代CPU的比較好工藝。光刻缺陷控片（PDM，Photo Defect Monitor）：光刻膠缺陷監控。連云港供應光刻系統按需定...

得指出的是，EUV光刻技術的研發始于20世紀80年代。**早希望在半周期為70nm的節點（對應邏輯器件130nm節點）就能用上EUV光刻機 [1]。可是，這一技術一直達不到晶圓廠量產光刻所需要的技術指標和產能要求。一拖再拖，直到2016年，EUV光刻機仍然沒能投入量產。晶圓廠不得不使用193nm浸沒式光刻機，依靠雙重光刻的辦法來實現32nm存儲器件、20nm和14nm邏輯器件的生產。不斷延誤，對EUV技術來說，有利也有弊。一方面，它可以獲得更多的時間來解決技術問題，提高性能參數；另一方面，下一個技術節點會對EUV提出更高的要求。表現為圖形的關鍵尺寸超出要求的范圍。江蘇比較好的光刻系統規格尺寸邊...

邊緣光刻膠的去除光刻膠涂覆后，在硅片邊緣的正反兩面都會有光刻膠的堆積。邊緣的光刻膠一般涂布不均勻，不能得到很好的圖形，而且容易發生剝離（Peeling）而影響其它部分的圖形。所以需要去除。方法：a、化學的方法（Chemical EBR）。軟烘后，用PGMEA或EGMEA去邊溶劑，噴出少量在正反面邊緣處，并小心控制不要到達光刻膠有效區域；b、光學方法（Optical EBR）。即硅片邊緣曝光（WEE，Wafer Edge Exposure）。在完成圖形的曝光后，用激光曝光硅片邊緣，然后在顯影或特殊溶劑中溶解另外層間對準，即套刻精度（Overlay），保證圖形與硅片上已經存在的圖形之間的對準。吳江...

對準對準方法：a、預對準，通過硅片上的notch或者flat進行激光自動對準；b、通過對準標志（Align Mark），位于切割槽（Scribe Line）上。另外層間對準，即套刻精度（Overlay），保證圖形與硅片上已經存在的圖形之間的對準。曝光曝光中**重要的兩個參數是：曝光能量（Energy）和焦距（Focus）。如果能量和焦距調整不好，就不能得到要求的分辨率和大小的圖形。表現為圖形的關鍵尺寸超出要求的范圍。曝光方法：a、接觸式曝光（Contact Printing）。掩膜板直接與光刻膠層接觸。曝光出來的圖形與掩膜板上的圖形分辨率相當，設備簡單。缺點：光刻膠污染掩膜板；掩膜板的磨損，壽...

英特爾高級研究員兼技術和制造部先進光刻技術總監YanBorodovsky在去年說過“針對未來的IC設計，我認為正確的方向是具有互補性的光刻技術。193納米光刻是當前能力**強且**成熟的技術，能夠滿足精確度和成本要求，但缺點是分辨率低。利用一種新技術作為193納米光刻的補充，可能是在成本、性能以及精確度方面的比較好解決方案。補充技術可以是EUV或電子束光刻。” [3]現階段很多公司也在推動納米壓印、無掩膜光刻或一種被稱為自組裝的新興技術。但是EUV光刻仍然被認為是下一代CPU的比較好工藝。顆粒控片（Particle MC）：用于芯片上微小顆粒的監控，使用前其顆粒數應小于10顆；高新區比較好的光...

光刻是平面型晶體管和集成電路生產中的一個主要工藝。是對半導體晶片表面的掩蔽物(如二氧化硅)進行開孔，以便進行雜質的定域擴散的一種加工技術。一般的光刻工藝要經歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測等工序。硅片清洗烘干方法：濕法清洗+去離子水沖洗+脫水烘焙（熱板150～250C,1～2分鐘，氮氣保護）目的：a、除去表面的污染物（顆粒、有機物、工藝殘余、可動離子）；b、除去水蒸氣，使基底表面由親水性變為憎水性，增強表面的黏附性（對光刻膠或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。缺點：光刻膠污染掩膜板；掩膜板的磨損，壽命很低（只能使用5～25次）；1970前使用，...

b、堅膜，以提高光刻膠在離子注入或刻蝕中保護下表面的能力；c、進一步增強光刻膠與硅片表面之間的黏附性；d、進一步減少駐波效應（Standing Wave Effect）。常見問題：a、烘烤不足（Underbake）。減弱光刻膠的強度（抗刻蝕能力和離子注入中的阻擋能力）；降低***填充能力（Gapfill Capability for the needle hole）；降低與基底的黏附能力。b、烘烤過度（Overbake）。引起光刻膠的流動，使圖形精度降低，分辨率變差。另外還可以用深紫外線（DUV，Deep Ultra-Violet）堅膜。使正性光刻膠樹脂發生交聯形成一層薄的表面硬殼，增加光刻膠...